Dihedral (havacılık) - Dihedral (aeronautics)

Bu Boeing 737'de görüldüğü gibi, bir uçağın kanatlarının ve arka düzleminin yukarı doğru eğimine dihedral açı denir.
Bir uçak kanadının dihedral ve özşekilsiz açısı şematik
Dihedral açının ölçülmesi

Havacılıkta dihedral , bir uçağın sol ve sağ kanatları (veya kuyruk yüzeyleri) arasındaki açıdır. "Dihedral" da etkisini açıklamak için kullanılan Sideslip üzerinde yuvarlanma uçağın.

Dihedral açı , sabit kanatlı bir uçağın kanatlarının veya arka düzleminin yataydan yukarıya doğru olan açısıdır . "Şekilsiz açı", negatif dihedral açıya, yani sabit kanatlı bir uçağın kanatlarının veya arka düzleminin yatayından aşağı doğru bir açı olduğunda verilen isimdir .

Dihedral açının , adını aldığı dihedral etkisi üzerinde güçlü bir etkisi vardır . Dihedral etki, yan kayma miktarı ile orantılı olarak üretilen yuvarlanma momenti miktarıdır . Dihedral etki, bir uçağın dönüş ekseni ( spiral modu ) etrafındaki stabilitesinde kritik bir faktördür . Aynı zamanda, bir uçağın Hollanda yalpalama salınımının doğası ve dönüş ekseni etrafındaki manevra kabiliyeti ile de ilgilidir .

Boyuna dihedral , bir uçağın eğim ekseniyle ilgili nispeten belirsiz bir terimdir . Bu arasındaki açı sıfır kaldırma ekseni kanat ve yatay kuyruk sıfır kaldırma ekseni. Boylamasına dihedral, perde ekseni ve bir uçağın fugoid -mode salınımının doğası hakkındaki kontrol edilebilirliğin doğasını etkileyebilir .

"Dihedral" terimi (bir uçağın) kendi başına kullanıldığında, genellikle "dihedral açı " anlamına gelir . Bununla birlikte, bağlam, aksi takdirde "dihedral etkinin " amaçlanan anlam olduğunu gösterebilir .

Dihedral açı ve dihedral etkisi

Dihedral açı, sabit kanatlı bir uçağın kanatlarının veya herhangi bir uçak üzerindeki herhangi bir eşleştirilmiş nominal-yatay yüzeyinin yataydan yukarı doğru açısıdır . Terim, bir kuşun kanatları için de geçerli olabilir . Dihedral açı, kutu uçurtmalar gibi bazı uçurtma türlerinde de kullanılmaktadır. Tam açıklık boyunca birden fazla açı değişikliği olan kanatların çok yüzlü olduğu söylenir .

Dihedral açı, uçan cisimler üzerinde önemli dengeleyici etkilere sahiptir çünkü dihedral etkisi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir.

Bir uçağın dihedral etkisi, aracın sıfır olmayan bir yan kayma açısına sahip olmasından kaynaklanan yuvarlanma momentidir . Bir uçağın dihedral açısını artırmak, uçağın üzerindeki dihedral etkiyi artırır. Bununla birlikte, diğer birçok uçak parametresi de dihedral etki üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Bu önemli faktörlerden bazıları şunlardır: kanat süpürme , dikey ağırlık merkezi ve yan kayma değiştikçe yanal kuvveti değiştiren bir uçaktaki herhangi bir şeyin yüksekliği ve boyutu .

Boyuna dihedral

Bir uçaktaki dihedral açı, neredeyse her zaman, uçağın her iki tarafında birer tane olmak üzere , iki eşleştirilmiş yüzey arasındaki açıyı ifade eder . O zaman bile, neredeyse her zaman sol ve sağ kanatlar arasındadır . Bununla birlikte, matematiksel olarak dihedral , herhangi iki düzlem arasındaki açı anlamına gelir . Dolayısıyla, havacılıkta, bir durumda, "dihedral" terimi, iki önden arkaya yüzey arasındaki açı farkını ifade etmek için kullanılır :

Boyuna dihedral, kanat kök kirişinin geliş açısı ile yatay kuyruk kökü kirişinin geliş açısı arasındaki farktır .

Uzunlamasına iki yüzlü , iki yüzeyin kök kirişleri yerine kanadın sıfır kaldırma ekseni ile yatay kuyruğun sıfır kaldırma ekseni arasındaki açı anlamına da gelebilir . Bu, daha anlamlı bir kullanımdır çünkü sıfır kaldırma yönleri, uzunlamasına trim ve stabilite ile ilgili iken, kök akorlarının yönleri değildir.

Tarih

Geometride, dihedral açı, iki düzlem arasındaki açıdır. Havacılık kullanımı, geometride kullanımdan biraz farklıdır. Havacılık endüstrisinde, kullanımı " di öneki ( "olduğu gibi "kızgınlık gibi" ile kullanım sırasında hedral", sol ve sağ kanatları arasındaki açı kadar pozitif anlamında geliştiğini bir evrimleşmiş hedral") negatif anlamında arasındaki açı aşağı, kanatlar.

Bir dihedral açının aerodinamik stabilize edici nitelikleri, Sir George Cayley'nin 1810 tarihli etkili bir makalesinde anlatılmıştır .

Dihedral açı ve dihedral etkinin kullanımları

Uçak stabilite analizi

Uçak stabilite analizinde, dihedral etkisi de stabilite türevi olarak adlandırılan C l an katsayısı ( "haddeleme değişikliği anlamına l değişim derecesi (veya radyan) için ') sideslip açı (' ").

İstikrar sağlanması

İki yüzlü etkinin amacı, yuvarlanma ekseninde stabiliteye katkıda bulunmaktır. Bazen "yuvarlanma stabilitesi" olarak adlandırılan spiral modun stabilitesinde önemli bir faktördür . İki yüzlü etki, "kanat seviyesinin" yenilenmesine doğrudan katkıda bulunmaz, ancak aşağıda açıklanan spiral hareket modu üzerindeki etkisiyle dolaylı olarak "kanat seviyesinin" yenilenmesine yardımcı olur.

Kanat açıklığı

Uçak tasarımcıları, kanat uçları ile pist arasında daha fazla açıklık sağlamak için dihedral açıyı artırabilir. Bu, kanat uçları rotasyon / konma sırasında piste çarpabilen kanatlı uçaklar için özellikle endişe vericidir . Askeri uçaklarda dihedral açı boşluğu , özellikle düşük kanatlı uçaklarda kanat sert noktalarına malzeme ve düşme tankları monte etmek için kullanılabilir . Bu tasarım seçiminin neden olduğu artan dihedral etkinin, belki de yatay kuyruktaki dihedral açının azaltılmasıyla telafi edilmesi gerekebilir.

İki yüzlü etkiyi ayarlamak için iki yüzlü açıyı kullanma

Sabit kanatlı bir uçağın (veya yatay yüzeyli herhangi bir uçağın) tasarımı sırasında , iki yüzlü açının değiştirilmesi, genel dihedral etkiyi ayarlamanın nispeten basit bir yoludur. Bu, diğer tasarım öğelerinin dihedral etkisi üzerindeki etkisini telafi etmek içindir. Bu diğer unsurların (kanat süpürme, kanadın dikey montaj noktası vb.) Değiştirilmesi iki yüzlü açıdan daha zor olabilir. Sonuç olarak, farklı sabit kanatlı uçak tiplerinde farklı miktarlarda dihedral açı bulunabilir. Örneğin, dihedral açı, genellikle benzer yüksek kanatlı uçaklardan daha düşük kanatlı uçaklarda daha büyüktür. Bunun nedeni, bir kanadın "yüksekliği" nin (veya kanata kıyasla dikey ağırlık merkezinin "düşüklüğünün" ) doğal olarak daha fazla dihedral etki yaratmasıdır . Bu, ihtiyaç duyulan dihedral efekti elde etmek için daha az dihedral açıya ihtiyaç duyulmasını sağlar.

Yaygın kafa karışıklıkları

Dihedral etkisi, yan kaymanın neden olduğu ve başka hiçbir şeyin neden olmadığı yuvarlanma momenti olarak tanımlanır. Yan kayma ile ilgili olabilecek diğer şeylerin neden olduğu yuvarlanma anlarının farklı adları vardır.

Dihedral etkiye sapma oranından veya yan kayma değişim oranından kaynaklanmaz . Dihedral etkisi pilotlar tarafından "dümen uygulandığında" fark edildiğinden, birçok pilot ve diğer yakın uzmanlar, yuvarlanma momentinin bir kanadın havada daha hızlı hareketinden ve bir kanadın daha az hızlı hareketinden kaynaklandığını açıklamaktadır. Aslında bu gerçek etkiler, ancak bunlar varlık kaynaklanır dihedral etkisi olmayan en değil birine alarak, bir ağaç filizi açısı. Bu diğer etkilere sırasıyla "yalpalama hızına bağlı yuvarlanma momenti" ve "yan kayma oranına bağlı yuvarlanma momenti" adı verilir.

Dihedral etkisi kendi başına yuvarlanma stabilitesi değildir . Yuvarlanma stabilitesi daha az belirsiz bir şekilde "spiral mod kararlılığı" olarak adlandırılır ve dihedral etki buna katkıda bulunan bir faktördür.

İki yüzlü açı nasıl iki yüzlü etki yaratır ve spiral modu dengeler

İki yüzlü açı, uçağın toplam dihedral etkisine katkıda bulunur. Buna karşılık, dihedral etkisi spiral modun kararlılığına katkıda bulunur . Bir istikrarlı spiral modu kanat açısı düzey kapalı olmak rahatsız edildiğinde sonunda kadar uçağın bir sözde "Kanatlar yatay" banka açısına geri dönmek neden olur.

Şekil 1:. Telafi kaldırma bileşeni, bir yan kuvvet F üreten y Sideslip uçağı neden olur.
Şekil 2: Sıfır olmayan yana kayma, rüzgarın ters yönündeki alt kanadını daha yüksek bir hücum açısına ayarlar ve bu da yalpalama momenti P'nin stabilize edilmesiyle sonuçlanır.
Uçak doğrudan izleyiciye doğru uçarken gösterilir.

Bir rahatsızlık, bir uçağın Şekil 1'deki gibi normal kanat seviyesinden uzaklaşmasına neden olursa, uçak alt kanada doğru biraz yana doğru hareket etmeye başlayacaktır. Şekil 2'de, uçağın burnu hala orijinal yöne bakarken uçağın uçuş rotası sola doğru hareket etmeye başlamıştır. Bu, gelen havanın bir şekilde burnun solundan geldiği anlamına gelir. Uçağın artık yatış açısına ek olarak yana kayma açısı vardır. Şekil 2, kendisini yaklaşan havaya sunarken uçağı göstermektedir.

İki yüzlü açı yan kaymadan nasıl yuvarlanma momenti yaratır (iki yüzlü etki)

Şekil 2'de, sideslip koşulları daha üretmek sapma açısını ileriye yawed kanadında ve arkaya yawed kanattaki hücum küçük bir açı. Yan kayma ile hücum açısının bu değişikliği Şekil 2'de görülmektedir. Daha büyük hücum açısı daha fazla kaldırma oluşturdukça (normal durumda, kanadın durmaya yakın olmadığı durumlarda), ön kanat daha fazla kaldırma gücüne sahip olacak ve arka kanatta daha fazla kaldırma olacaktır daha az kaldırma. Kanatlar arasındaki bu kaldırma farkı bir yuvarlanma momentidir ve yana kaymadan kaynaklanır. Uçağın toplam dihedral etkisine katkı sağlar.

İki yüzlü efekt spiral modunu nasıl stabilize eder?

Yan kayma tarafından yaratılan yuvarlanma momenti ("P" olarak etiketlenmiştir) , uçağı tekrar kanat seviyesine döndürme eğilimindedir . Daha fazla dihedral etkisi, kanatları "tesviye" yönünde daha güçlü döndürmeye çalışır ve daha az dihedral etkisi, kanatları "tesviye" yönünde daha az kuvvetle döndürmeye çalışır. Dihedral etkisi , oluşan yan kayma miktarı ile orantılı olarak kanatları aynı seviyeye doğru yuvarlama eğiliminde olarak spiral modun stabilize edilmesine yardımcı olur . Ancak resmin tamamı değil. Yan kayma açısı artarken aynı zamanda dikey kanat, burnu rüzgar gülü gibi rüzgara geri döndürmeye çalışıyor ve mevcut olabilecek yan kayma miktarını en aza indiriyor. Yan kayma yoksa, geri dönme momenti olamaz. Daha az yan kayma varsa, daha az geri yükleyen yuvarlanma momenti vardır. Dikey kanatçık tarafından yaratılan sapma stabilitesi, yan kaymayı sınırlandırarak dihedral etkinin kanatları geriye doğru yuvarlama eğilimine karşıdır.

Spiral mod, yavaşça uzaklaşma veya kanatlar seviyesine yavaşça dönme eğilimidir. Spiral mod stabil ise, uçak yavaşça kanat seviyesine geri dönecek, eğer stabil değilse, uçak yavaşça kanat seviyesinden uzaklaşacaktır. Dihedral etki ve yalpalama stabilitesi, spiral modun stabilitesini etkileyen iki ana faktördür, ancak onu daha az güçlü etkileyen başka faktörler de vardır.

İki yüzlü etkiye katkıda bulunan diğer faktörler

CG a Yamaçparaşütü dihedral etkisine güçlü bir katkıda bulunarak, çok düşük

İki yüzlü açı dışındaki tasarım faktörleri de iki yüzlü etkiye katkıda bulunur. Her biri, toplam uçak iki yüzlü etkisini daha büyük veya daha az bir dereceye kadar artırır veya azaltır.

Geriye meyilli

Kanat geri süpürme ayrıca dihedral etkiyi artırır. Bu, Bücker Flugzeugbau'nun küçük Alman 1930'lar - 1945 çift kanatlı uçakları ile Tu-134 ve Tu-154 gibi düşük kanatlı uçaklarda bile, yüksek süpürme açısına sahip uçaklarda ve bazı uçaklarda özensiz konfigürasyonun bir nedenidir. , Bucker Jungmann iki koltuklu eğitmen ve daha ünlü Bücker Jungmeister akrobasi yarışma çift kanatlı, hem yaklaşık 11 ° dihedral hem binmiş az miktarda ötesinde, her iki dihedral etkinin derecesinin tasarımlar vererek kanat geriye meyilli ait olan da yer tasarlamaktadır.

Kütle merkezinin dikey konumu

Kütle merkezi genellikle denir, ağırlık merkezi ya da "CG", bir uçağın dengesi noktasıdır. Bu noktada askıya alınırsa ve dönmesine izin verilirse, bir gövde (uçak) dengelenecektir. CG'nin önden arkaya konumu, uçağın genel dengesi için birincil öneme sahiptir, ancak dikey konumun da önemli etkileri vardır.

CG'nin dikey konumu, dihedral etkinin miktarını değiştirir. "Dikey CG" aşağı doğru hareket ettikçe, dihedral etkisi artar. Bunun nedeni, kaldırma ve sürüklemenin CG'nin daha yukarısında olması ve daha uzun bir moment koluna sahip olmasıdır. Dolayısıyla, yan kayma değişiklikleri ile değişen aynı kuvvetler (öncelikle yan kuvvet, aynı zamanda kaldırma ve sürükleme), uçağın CG'si ile ilgili daha büyük bir moment üretir. Bu bazen sarkaç etkisi olarak adlandırılır .

Dikey CG'nin dihedral etkisi üzerindeki etkisinin aşırı bir örneği bir yamaç paraşütüdür . Çok düşük dikey CG'nin yarattığı dihedral etkisi, zorunlu olarak aşağı doğru eğimli kanadın güçlü anhedrali tarafından yaratılan negatif dihedral etkiyi fazlasıyla telafi eder.

Çok fazla dihedral etkinin etkileri

Diğer şeylerin yanı sıra aşırı dihedral açının neden olduğu çok fazla dihedral etkinin bir yan etkisi, yaw-roll kuplajı olabilir (bir uçağın Dutch roll'a yönelme eğilimi ). Bu, tatsız olabilir veya aşırı koşullarda kontrol kaybına neden olabilir veya bir uçağa aşırı baskı uygulayabilir.

Özşekilsiz ve çok yüzlü

Anhedral

Antonov An-124'ün önden görünümü . Özşekilsiz kanatlar açıkça görülüyor.

Askeri savaş uçakları genellikle sıfıra yakın veya hatta özşekilsiz açıya sahiptir ve dihedral etkiyi azaltır ve dolayısıyla spiral modun stabilitesini azaltır. Bu, avcı tipi uçaklarda arzu edilen manevra kabiliyetini arttırır.

Çok büyük Antonov An-124 ve Lockheed C-5 Galaxy kargo uçağı gibi yüksek monteli kanatlı uçaklarda öz şekilsiz açılar da görülmektedir . Bu tür tasarımlarda, yükseğe monte edilmiş kanat, uçağın ağırlık merkezinin üzerindedir, bu da sarkaç etkisinden ( omurga etkisi olarak da adlandırılır ) dolayı ekstra dihedral etki sağlar ve bu nedenle ek dihedral açı genellikle gerekli değildir. Bu tür tasarımlar, aşırı dihedral etkiye sahip olabilir ve bu nedenle spiral modda aşırı derecede stabil olabilir, bu nedenle, uçağın daha kolay manevra yapabilmesi için, dihedral etkinin bir kısmını ortadan kaldırmak için kanat üzerindeki özşekilsiz açı eklenir.

Çok yüzlü

Martı kanadı tasarımlı Beriev Be-12 deniz uçağı. Bu tasarımın pervanelere su yüzeyinin üzerinde verdiği açıklığa dikkat edin.
F4U-1 Corsair, 1943'te iniş yapan bir uçak gemisi yapar. Ters martı kanadı tasarımına ve kısa iniş takımı desteklerine dikkat edin.
McDonnell Douglas F-4 Phantom II, çok yüzlü kanat ve özşekilsiz kuyruğu gösterir.

Çoğu uçak, basit iki yüzlü (veya öz yüzlü) düzlemsel kanatlarla tasarlanmıştır. Beriev Be-12 gibi bazı eski uçaklar , martı kanatları köke yakın bükülmüş olarak tasarlandı . Vought F4U Corsair gibi diğerleri, büyük pervaneler ve harici yakıt tankları veya bombalar gibi harici yükler için daha kısa iniş destekleri ve ekstra yerden yükseklik sağlayan ters bir martı kanadı tasarımı kullandılar. Modern çok yüzlü kanat tasarımları genellikle kanat uçlarının yakınında yukarı doğru bükülür ( uç dihedral olarak da bilinir ), kanatların kökte buluştuğu açıyı artırmadan dihedral etkiyi artırır, bu da diğer tasarım kriterlerini karşılamak için sınırlandırılabilir.

Çokyüzlü planörlerde ve diğer bazı uçaklarda görülür . McDonnell Douglas F-4 Phantom II dihedral kanat uçları olması için jet avcı arasında benzersiz bir örnektir. Bu, düz kanatlı prototipin uçuş testi, bazı beklenmedik spiral mod dengesizliklerini düzeltme ihtiyacını gösterdikten sonra eklendi - zaten taşıyıcı operasyonları için katlanmak üzere tasarlanmış olan kanat uçlarına açı vermek, tüm kanadı yeniden yapılandırmaktan daha pratik bir çözümdü.

Referanslar

Dipnotlar

Notlar

Dış bağlantılar